JP2005531708A - Method and apparatus for converting thermal energy into kinetic energy - Google Patents

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ホレツェック・カミロ
エンゲルハルト・クラウス
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ドナウヴィント・エアノイアーバーレ・エネルギーゲヴィンヌング・ウント・ベタイリグングス・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシャフト
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines

Abstract

本発明は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する方法及び装置に関する。この場合、作動媒体が、ディスプレーサによって分離された少なくとも1つの作動空間を流れる。この作動媒体は、少なくとも2つの密閉されている作動空間(1,2)間で往復して流れる。有効動作をさせるため、作動媒体が、駆動機(12)によって作動空間(1,2)間で送られる。引き続き作動媒体は、作動空間(1,2)内でディスプレーサ(3,4)によって一方の側から再生器(6,7)を通じてディスプレーサ(3,4)の他方の側に向かって流れる。作動媒体の流れが、制御機構、特に弁(13,23,24,25,26)によって制御される。各ディスプレーサ(3,4)は、駆動部(5)によって移動される。The present invention relates to a method and apparatus for converting thermal energy into kinetic energy. In this case, the working medium flows through at least one working space separated by the displacer. This working medium flows back and forth between at least two sealed working spaces (1, 2). A working medium is sent between the working spaces (1, 2) by the drive machine (12) for effective operation. Subsequently, the working medium flows from one side to the other side of the displacer (3, 4) through the regenerator (6, 7) by the displacer (3, 4) in the working space (1, 2). The flow of the working medium is controlled by a control mechanism, in particular a valve (13, 23, 24, 25, 26). Each displacer (3, 4) is moved by a drive unit (5).

Description

本発明は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する方法に関する。この場合、作動媒体が、ディスプレーサによって隔離された少なくとも1つの作動空間内で過程中に以下の状態変化を進行させる:
−圧縮空間内の熱放出下の圧縮、特に等温圧縮、
−作動媒体が圧縮空間から膨張空間へ進む間の再生器内での加熱、特に等容加熱、
−膨張空間内に熱を供給して仕事を行う膨張、特に等温膨張、
−圧縮空間内へ戻る時の再生器内での冷却、特に等容冷却。
The present invention relates to a method for converting thermal energy into kinetic energy. In this case, the working medium advances the following state changes during the process in at least one working space isolated by the displacer:
Compression under heat release in the compression space, in particular isothermal compression,
-Heating in the regenerator as the working medium travels from the compression space to the expansion space, in particular isovolume heating,
-Expansion to supply heat into the expansion space to work, especially isothermal expansion;
-Cooling in the regenerator when returning into the compression space, especially equal volume cooling.

さらに本発明は、この方法を実施する装置に関する。   The invention further relates to an apparatus for carrying out this method.

エネルギーは、新たに作り出す意味では「生成」されない。確かに各々存在するエネルギー形態が人間の要求に対して同様に利用可能でないものの、エネルギーは、いろいろな形態で自然界に存在する。例えば木材のエネルギーは、加熱の目的に対しては非常に良好に利用できるものの、光又は冷蔵庫等用の冷気の生成には比較的適さない。   Energy is not “generated” in the sense of creating it. Indeed, energy exists in nature in various forms, although each existing form of energy is not equally available for human needs. For example, the energy of wood can be used very well for heating purposes, but is relatively unsuitable for the production of light or cold air for refrigerators and the like.

例えば自動車用の石油や産業的な加熱用の天然ガスのようなほぼ理想的に入手可能なエネルギー形態が、全ての特定の用途に対して存在するものの、人間の視点から広く使用可能なエネルギーは電気エネルギーである。しかしこの電気エネルギーは、我々が知っているように自然界に実際に存在しない。   Although almost ideally available forms of energy, such as automotive oil and industrial heating natural gas, exist for all specific applications, the energy that is widely available from a human perspective is Electric energy. But this electrical energy doesn't really exist in nature, as we know.

すなわち、入手可能なエネルギー形態が、多数のステップでかつ異なる効率で初めて電気エネルギーに変換される必要がある。太陽エネルギーが数百万年の間に化学的な形態で蓄積された、例えば石炭,天然ガスや石油のような化石燃料の場合、電気エネルギーを生成するためには、3つの変換過程及びそれに対応する産業設備が必要になる。まず蓄積された化学エネルギーが、燃焼によって熱に変換される。高圧の蒸気が、この熱によって生成される。この高圧の蒸気は、蒸気タービン内でこの熱を運動エネルギーに変換する。この蒸気タービンは、発電機を駆動させる。この運動エネルギーは、この発電機内で最終的に電気エネルギーに変換される。   That is, available energy forms need to be converted to electrical energy only in a number of steps and with different efficiencies. In the case of fossil fuels, such as coal, natural gas and oil, where solar energy has been stored in chemical form over millions of years, there are three conversion processes and corresponding to produce electric energy. Industrial equipment is required. First, the stored chemical energy is converted into heat by combustion. High pressure steam is generated by this heat. This high pressure steam converts this heat into kinetic energy in the steam turbine. This steam turbine drives a generator. This kinetic energy is finally converted into electrical energy in the generator.

これらのエネルギー変換の各々は、特定の効率を有する。すなわち、エネルギーがその都度失われ、全効率がそれに応じて小さい。したがって、石炭,天然ガスや石油の形態で蓄積されているエネルギーのうちの約40%しか電気エネルギーに変換され得ない。残りの60%は、利用に対するいわゆる排気熱として気流の形態で失われる。   Each of these energy conversions has a certain efficiency. That is, energy is lost each time and the overall efficiency is correspondingly small. Thus, only about 40% of the energy stored in the form of coal, natural gas or oil can be converted to electrical energy. The remaining 60% is lost in the form of airflow as so-called exhaust heat for utilization.

例えば石油中の化学エネルギーを自動車,船舶,鉄道車両や飛行機を駆動させる運動エネルギーに変換させるときのような別の変換過程の場合でも、変換の連鎖がより短いものの、その効率は良好でない。   Even in the case of another conversion process, for example, when chemical energy in petroleum is converted into kinetic energy for driving automobiles, ships, railway vehicles and airplanes, the efficiency of the conversion is not good, although the conversion chain is shorter.

世界中で消費される膨大な量の電力を考慮した場合、どれほど莫大なエネルギー量が利用できずに失われるかが分かる。有限な資源の浪費に起因した電気エネルギーへの変換に対して利用できない一次エネルギーの損失が既に大きな問題である一方で、例えばCO2 の問題のような温室ガスに起因した気候の変化が示すように、燃焼による化学エネルギーの熱エネルギーへの変換に密接に関連する未来の世代に対する環境の悪化がさらに深刻な問題である。 Considering the huge amount of power consumed around the world, you can see how much energy is lost without being available. Loss of primary energy that is not available for conversion to electrical energy due to finite resource waste is already a major problem, while climate change due to greenhouse gases, such as CO 2 problems, for example, shows In addition, the worsening environment for future generations, which is closely related to the conversion of chemical energy from combustion into thermal energy, is a more serious problem.

したがって、人類が数十年来変換過程を改良すること及び最適化すること又は例えば遠隔暖房による熱のときのような排気熱の一部も利用することを試みることは、不思議なことではない。発電所からの排気熱の一部を部屋の暖房に利用することが、既に変換効率の向上に著しく寄与している。例えば風力エネルギーや太陽エネルギーのようなその他のエネルギー形態を電気エネルギーに変換する試みも同じ効果をもたらす。   It is therefore not surprising that mankind has been trying to improve and optimize the conversion process for decades, or to utilize some of the exhaust heat, such as when it comes from remote heating. Utilizing part of the exhaust heat from the power plant for room heating has already contributed significantly to improving the conversion efficiency. Attempts to convert other forms of energy, such as wind energy or solar energy, into electrical energy have the same effect.

別の変換過程によって変換の連鎖を短縮し全効率を向上させる試みも、非常に有望である。このような興味のある変換過程は、スターリングエンジンで実現されている。このスターリンエンジンは、蒸気による「迂回」なしに熱エネルギーを直接運動エネルギーに変換できる。   Attempts to shorten the chain of conversion and improve overall efficiency by another conversion process are also very promising. Such an interesting conversion process is realized by a Stirling engine. This Stalin engine can convert thermal energy directly into kinetic energy without the “bypass” of steam.

スターリングエンジンは、スチームエンジン後の2番目に古い熱駆動型エンジンである。すなわち、エンジンが、熱エネルギーを運動エネルギーに変換できる。スターリングエンジンはその原理に起因してスチームエンジン及びガソリンエンジン又はディーゼルエンジンよりも遥かに高い効率を有するものの、このスターリンエンジンは、今日まで広く普及していない。スチームエンジン及びガソリンエンジン又はディーゼルエンジンが持続してさらに改良されて十分な寿命に加えて特に非常に大きい効率を伴う適切な出力密度を実現する一方で、スターリンエンジンはほとんど忘れられている。環境をほとんど悪化させないこと、及び熱源に依存しないことから、スターリングエンジンは、最近になって初めて注目され始めている。今日のスチームエンジンや乗用車のガソリンエンジンと同様な 「完成度」を実現するためには、確かに研究及び改良に対して多大な研究が必要である。   The Stirling engine is the second oldest heat-driven engine after the steam engine. That is, the engine can convert thermal energy into kinetic energy. Although the Stirling engine has a much higher efficiency than steam and gasoline or diesel engines due to its principles, this Stirling engine has not been widely used to date. While steam engines and gasoline engines or diesel engines are continually improved to achieve adequate power density with particularly great efficiency in addition to sufficient life, Stalin engines are almost forgotten. Stirling engines have begun to attract attention for the first time only recently because they hardly deteriorate the environment and do not depend on heat sources. To achieve the “perfection” similar to today's steam engines and passenger car gasoline engines, a great deal of research and improvement is certainly necessary.

例えば説明したスターリンエンジンの効率をカルノーサイクルと同じ理想的なスターリンエンジンの効率にするためには、非常に多くの改良作業がさらに必要である。場合によっては自動車で使用するためには、特に出力密度の向上及び迅速な負荷の切換り時の動特性の改良に対して研究する必要がある。   For example, in order to bring the efficiency of the described Stalin engine to the same ideal Stalin engine efficiency as the Carnot cycle, a great deal of further work is required. In some cases, for use in automobiles, it is necessary to study especially for improving the power density and improving the dynamic characteristics during rapid load switching.

既存の熱駆動型エンジンは、その改良の不備のためにまだ不完全にしか実現できないものの、これらの熱駆動型エンジンに対するスターリンエンジンの最大の利点は:
1.スターリンエンジンは、例えば太陽熱若しくは処理熱又はバイオマス,ごみ処理場のガス若しくは排気されるその他の可燃性の廃棄物等の燃焼で作動する。
2.連続した熱供給、すなわち最適な条件下での燃焼が可能である。その結果、有害物質が、排気ガス中にほとんど含まれていない。
3.密閉された循環媒体−作動媒体を完全に取り換える必要がない。
4.熱力学的に良好なサイクルのために、−部分負荷領域内でも非常に高い効率が原理的に期待できる。
5.非常にスムーズな動き及び低騒音。
While existing heat-driven engines can only be realized incompletely due to the lack of improvements, the biggest advantages of Stalin engines over these heat-driven engines are:
1. The Stalin engine operates on combustion of, for example, solar heat or treatment heat or biomass, waste disposal gas or other combustible waste.
2. A continuous heat supply, ie combustion under optimal conditions, is possible. As a result, harmful substances are hardly contained in the exhaust gas.
3. The sealed circulating medium—the working medium need not be completely replaced.
4). Due to the thermodynamically good cycle, very high efficiencies can be expected in principle even in the partial load region.
5. Very smooth movement and low noise.

現在、3つの異なる形式のスターリンエンジンが、構成によって分類される:α形,β形及びγ形。
これらのスターリンエンジンの形式は、第一に機能原理及び構造上の違いから区別が付く。
Currently, three different types of Stalin engines are categorized by configuration: α, β and γ.
These types of Stalin engines can be distinguished primarily from functional principles and structural differences.

理想的なスターリンサイクルは、カルノーサイクルに一致し、それ故に非常に高い効率を呈する。実際には、正確な実施、すなわち理想的な又はより良好な理論サイクルの正確な再現が確かに不可能である。構成されたエンジンの場合、効率及び出力密度に不利に作用する各種の構造に起因した偏差(Abweichung)を我慢しなければならない。   The ideal Stalin cycle is consistent with the Carnot cycle and therefore exhibits very high efficiency. In practice, an exact implementation, ie an exact reproduction of an ideal or better theoretical cycle, is certainly not possible. In the case of a configured engine, the deviation due to various structures that adversely affect efficiency and power density must be tolerated.

すなわち、今まで構成された又は作られたスターリンエンジンでは、等容加熱又は等容冷却も、等温圧縮又は等温膨張も実現できない。その主な理由は、第一に避けられない死容積及び断続でない連続した容積の変化である。ピストン及びディスプレーサが、フライホイールを有するクランク機構を通じて運動される。その結果、確かに運動の反転が死点で起こるものの、理論サイクルのような短期間の停止は必要ない。   That is, the Stalin engine constructed or made up to now cannot achieve isothermal heating or isothermal cooling, nor isothermal compression or isothermal expansion. The main reason for this is primarily the inevitable dead volume and the continuous volume change that is not intermittent. The piston and displacer are moved through a crank mechanism having a flywheel. As a result, although the reversal of movement occurs at the dead point, a short-term stop like the theoretical cycle is not necessary.

理想的なスターリンサイクルを可能な限り良好に構成されたエンジンで再現できるように、3つの形式α形エンジン,β形エンジン及びγ形エンジンは、今まで改良した原理的に構成した解決手段に一致する。   In order to reproduce the ideal Stalin cycle with a well-configured engine as much as possible, the three type α, β and γ engines are in line with the fundamentally structured solution that has been improved so far. To do.

α形エンジンの場合、2つのピストンが分離されたシリンダ内で使用される。この場合、一方のピストンが加熱膨張空間内に配置されていて、他方のピストンが冷却圧縮空間内に配置されている。両ピストンは、作動ステップ又はクランク軸の角度に応じて作動ピストン又はディスプレーサである。   In the case of an α engine, two pistons are used in separate cylinders. In this case, one piston is arranged in the heating expansion space, and the other piston is arranged in the cooling compression space. Both pistons are actuating pistons or displacers depending on the actuating step or the angle of the crankshaft.

α形エンジンの大きな欠点は、エンジンの寿命を非常に短くする加熱膨張空間内のピストンの密閉(密閉部,シール)である。このピストンの密閉に対しては、十分な解決手段が今まで改良できなかった。もう1つの欠点は、クランク機構に起因した理論サイクルからの大きな偏差つまり僅かな効率を伴うクランク機構である。   A major drawback of the α-type engine is the sealing of the piston (sealed portion, seal) in the heated expansion space that greatly shortens the life of the engine. A sufficient solution to this piston sealing has not been improved so far. Another disadvantage is the crank mechanism with a large deviation from the theoretical cycle, i.e. a little efficiency, due to the crank mechanism.

今まで、並列(parallel)シリンダ,対向(fluchtend gegenueber)シリンダ,並列対向(parallel gegenueber) シリンダ,Vシリンダ又はフィンケルシュタイン(Finkelstein) の回転シリンダのようなシリンダのいろいろな配置が開発された。これらのシリンダは、全て同じく機能する。これらのシリンダは、同じ弱点又は同じ僅かな効率を有する。   To date, various arrangements of cylinders have been developed, such as parallel cylinders, fluchtend gegenueber cylinders, parallel gegenueber cylinders, V cylinders or Finkelstein rotary cylinders. All these cylinders function in the same way. These cylinders have the same weakness or the same slight efficiency.

β形エンジンの場合、ピストン及びディスプレーサが使用される。この場合、ピストンとディスプレーサの双方が、同じシリンダ内に格納されている。ピストン及びディスプレーサの動作が複雑であるために、経費のかかる歯車、例えば菱形歯車が必要である。ピストン及びディスプレーサは、工程ごとに1回オーバーラップして移動し、このとき同じ方向に、例えばクランクシャフトに向かって移動するか又はその一方が停止し、その他方が移動する。   In the case of a β engine, a piston and a displacer are used. In this case, both the piston and the displacer are stored in the same cylinder. Due to the complex operation of the piston and displacer, expensive gears, such as diamond gears, are required. The piston and the displacer move with one overlap for each process, and then move in the same direction, for example toward the crankshaft, or one of them stops and the other moves.

β形エンジンの大きな欠点は、α形エンジンと同様に乾燥して作動するシールである。さらにピストン及びディスプレーサの動作が、経費のかかる歯車にもかかわらずクランク動作のように作用し、それ故に動作の反転による死点を有するものの本当の停止を有さない。このβ形でも、構成されたスターリンエンジンの実際に実現した効率は、理想的なスターリンサイクルの効率から大きく乖離している。   A major drawback of the β engine is the seal that operates as dry as the α engine. In addition, the piston and displacer operation acts like a crank operation despite the expensive gears, and thus has a dead center due to the reversal of the operation but without a real stop. Even in this β form, the actually realized efficiency of the constructed Stalin engine is greatly deviated from the ideal Stalin cycle efficiency.

β形エンジンのもう1つの大きな欠点は、圧縮ピストン内のディスプレーサのスライドロッドの複雑なシール系である。このディスプレーサのスライドロッドは、同じシリンダ内のピストン及びディスプレーサの配置によって圧縮ピストンを貫通する。   Another major drawback of the β engine is the complex sealing system of the displacer slide rod in the compression piston. The displacer slide rod penetrates the compression piston by the arrangement of the piston and displacer in the same cylinder.

β形エンジンでも、β形エンジンの欠点が影響しうることなしに、例えばRankine-Napie 又はPhilips のような今日までいろいろな構成が開発されている。   Even in the β engine, various configurations have been developed to date, such as Rankine-Napie or Philips, without the disadvantages of the β engine being affected.

γ形エンジンの場合、ピストン及びディスプレーサが、独立したシリンダ内に配置される。そのため、圧縮ピストン内のディスプレーサのスライドロッドの経費のかかるシール系が省略される。その代わりに、効率に有害な死容積が増大する。   In the case of a gamma engine, the piston and displacer are placed in independent cylinders. This eliminates the expensive seal system of the displacer slide rod in the compression piston. Instead, dead volume that is detrimental to efficiency increases.

γ形エンジンの大きな欠点は、既にα形エンジンとβ形エンジンで説明したように作動ピストンの乾燥して作動するシールである。さらにクランク軸の駆動によって又はクランク軸に類似の駆動によって引き起こされるピストンとディスプレーサの動作が、構成されたエンジンで理想的なスターリンサイクルに良好に近づけることを不可能にする。それ故にγ形エンジンでも、効率が理想的なスターリンエンジンよりも遥かに劣る。   A major drawback of the γ engine is the dry working seal of the working piston as already described for the α and β engines. In addition, the piston and displacer movement caused by the drive of the crankshaft or by a drive similar to the crankshaft makes it impossible to better approximate the ideal Stirling cycle in the constructed engine. Therefore, even a γ-type engine is far inferior in efficiency to an ideal Stalin engine.

γ形エンジンのもう1つの大きな欠点は、より大きい死容積である。このことは、効率及び比較的低く実現可能な圧縮比に対してさらに否定的に作用する。その結果、小さい体積効率しか実現できない。   Another major drawback of the gamma engine is the larger dead volume. This has a further negative effect on the efficiency and the relatively low achievable compression ratio. As a result, only a small volumetric efficiency can be realized.

説明した単体で作動するエンジンに加えて、2重に作動するスターリンエンジンも、特にα形から開発され構成された。例えばFranchotスターリンエンジンが公知である。このエンジンの場合、両ピストンの上側とこれらのピストンの下側でそれぞれ、1つのスターリンサイクルが空間内で進行する。すなわち、両シリンダが、ピストンの上側又は下側によって同じ時間に対して2つの異なるスターリンサイクルから成る2つの異なる工程を常に実行する。この場合、これらの両ピストン及びこれに付随するシリンダが、4つの可変容積を画定する。これらの容積は、対になって2つの独立したα形エンジンとみなされ得る。単体で作動するα形エンジンのように、膨張ピストン及び圧縮ピストンには、約90°の位相差が付けられている。   In addition to the single-acting engine described, the double-acting Stalin engine was developed and constructed specifically from the α form. For example, the Francoch Stalin engine is known. In the case of this engine, one Stalin cycle proceeds in the space on the upper side of both pistons and on the lower side of these pistons. That is, both cylinders always perform two different steps consisting of two different Stalin cycles for the same time depending on the upper or lower side of the piston. In this case, both these pistons and their associated cylinders define four variable volumes. These volumes can be considered as two independent alpha engines in pairs. Like an α-type engine that operates alone, the expansion piston and the compression piston have a phase difference of about 90 °.

2重に作動するα形エンジンの効率は、単体で作動するα形エンジンの効率よりも良くない。重大な欠点及び問題も同じである。体積効率だけが、そのコンパクト性によって改良され得る。   The efficiency of an α-type engine that operates twice is not better than the efficiency of an α-type engine that operates alone. Serious drawbacks and problems are the same. Only volumetric efficiency can be improved by its compactness.

Siemens スターリンエンジンも公知である。このSiemens スターリンエンジンは、任意の多数のシリンダによって、例えば約52kWの出力を有する機械的に結合した4-95' 製のスターリンエンジンのような最大出力のスターリンエンジンの標準的な構成を示す。この構成でも、例えば列状,「U」状,「V」状,矩形状又は円状のシリンダ配置のような幾つかの構成が開発された。ピストンのシールが冷却部分のハウジングの側壁内に存在するように、加熱器,再生器及び冷却器の配置が、Siemens スターリンエンジンで選択されたものの、α形エンジンの基本的な欠点は残っている。   Siemens Stalin engines are also known. This Siemens Stalin engine represents a standard configuration of a maximum power Stalin engine, such as a mechanically coupled 4-95 'Stalin engine having an output of approximately 52 kW, with any number of cylinders. In this configuration as well, several configurations have been developed, such as, for example, a row, “U”, “V”, rectangular or circular cylinder arrangement. Although the arrangement of the heater, regenerator and cooler was chosen with a Siemens Stalin engine so that the piston seal is in the housing side wall of the cooling part, the basic drawbacks of the α engine remain .

フリーピストン配置を有するスターリンエンジンの原理の研究又はロータリーピストンエンジンとしてワンケルのシステムを構成することも公知である。いずれの構成も効率を改善せず、反対に効率がα形エンジンに比べて劣っていることに加えて、欠点及び問題が拡大している。   It is also known to study the principle of a Stalin engine with a free piston arrangement or to construct a Wankel system as a rotary piston engine. Neither configuration improves efficiency, and conversely, in addition to the inferior efficiency compared to the α engine, the drawbacks and problems are magnified.

スターリンエンジンの全てのこれらの異なる構成に共通して、熱交換器,再生器及び返流管(Ueberstroemleitungen)内の死空間がさらなる欠点である。これらの死空間は、圧力比をさらに低下させ、これによって効率を低下させる。   Common to all these different configurations of the Stalin engine is the dead space in the heat exchanger, regenerator and return pipe (Ueberstroemleitungen). These dead spaces further reduce the pressure ratio, thereby reducing efficiency.

本発明の課題は、一方では上述した欠点を排除し、他方ではスターリンエンジンの動作が従来よりも理想的なスターリンサイクルにより良好に近づくようにスターリンエンジンを構成することを第一に可能にする冒頭で述べた種類の方法を提供することにある。   The object of the present invention is to firstly make it possible to configure the Stalin engine on the one hand to eliminate the above-mentioned drawbacks, and on the other hand to make the operation of the Stalin engine better closer to the ideal Stalin cycle than before. It is to provide a method of the kind described in.

この課題は、本発明によって解決される。   This problem is solved by the present invention.

本発明は、作動媒体が少なくとも2つの密閉されている作動空間間で往復に流れ、この場合、作動媒体が駆動機によって作動空間間で送られて有効動作を解除し、この場合、熱が駆動機の前で吸収され、熱が駆動機の後で放出されること、作動媒体が、熱放出の後に作動空間内で圧縮され、引き続きディスプレーサによってディスプレーサの一方の側から再生器を通じてディスプレーサの他方の側に向かって流れ、この場合、作動媒体の流れが制御機構、特に複数の弁によって制御され、各ディスプレーサが1つの駆動部によって移動することを特徴とする。全ての従来の構成されたスターリンエンジンによるよりも遥かに高い効率を実現することが、本発明によって第一に可能である。   The present invention allows the working medium to reciprocate between at least two sealed working spaces, in which case the working medium is sent between the working spaces by a driver to release effective operation, in which case heat is driven. The heat is absorbed in front of the machine and the heat is released after the drive, the working medium is compressed in the working space after the heat release, and then the displacer from one side of the displacer through the regenerator to the other of the displacer In this case, the flow of the working medium is controlled by a control mechanism, in particular a plurality of valves, and each displacer is moved by one drive. It is primarily possible with the present invention to achieve much higher efficiencies than with all conventional configured Stalin engines.

より高い効率は、特に構成された作動サイクルを理論的な循環サイクルにより良好に適応させることに起因する。連結された両作動空間内の作動媒体の温度差によって、及びそこから生じる圧力差によって、作動媒体が、低温の作動空間内に流れ込み圧縮される。この発生した平衡状態は、作動媒体の大部分が低温の作動空間内に存在することに起因する。後続する熱供給下の等容な再生器のサイクルの場合、圧力差が、同様に作動空間間で再び発生し、再び駆動機によって作動状態に移行する。この動作は、共振回路に類似し、同じカルノー効率では理論的な理想スターリンサイクルのときよりも高い作動媒体の量にに対する出力密度を可能にする。   The higher efficiency is due to better adaptation of the constructed operating cycle to the theoretical circulation cycle. The working medium flows into the cold working space and is compressed by the temperature difference of the working medium in the connected working spaces and the pressure difference resulting therefrom. This generated equilibrium state results from the fact that most of the working medium is present in the cold working space. In the case of a subsequent isosteric regenerator cycle with a heat supply, a pressure difference is again generated between the working spaces and is again brought into operation by the drive. This operation is similar to a resonant circuit and allows power density to higher working medium volume than with a theoretical ideal Stalin cycle with the same Carnot efficiency.

本発明の特別な構成では、作動空間が、ディスプレーサによって2重に作用する作動空間に分離される。そのため、返流区間(Ueberstroemstrecken) が省略されるので、サイクルがより迅速に進行する。さらに、場合によってはさらに必要な緩衝空間に対するシールが省略される。   In a special configuration of the invention, the working space is separated into working spaces acting in a double manner by a displacer. As a result, the return section (Ueberstroemstrecken) is omitted, and the cycle proceeds more quickly. Further, in some cases, a seal against a further necessary buffer space is omitted.

本発明の特徴によれば、各ディスプレーサが、1つの独立した駆動部によって移動する。本発明のこの特徴によれば、構成されたサイクルを理想的なスターリンサイクルから乖離させる原因であるクランク駆動又はクランク駆動に類似の動作がない。このクランク動作の代わりに、リニア動作が使用される。このリニア動作は、その他の運動に関係なく制御され得る。その結果、任意の長さの停止時間が、例えばディスプレーサで実現される。   According to a feature of the invention, each displacer is moved by one independent drive. According to this feature of the invention, there is no crank drive or similar operation to the crank drive that causes the configured cycle to deviate from the ideal Stalin cycle. Instead of this crank motion, linear motion is used. This linear motion can be controlled regardless of other movements. As a result, a stop time of an arbitrary length is realized by, for example, a displacer.

本発明のもう1つの構成によれば、連結された作動空間のディスプレーサが、駆動部によって固定された連結部を通じて移動される。これによって、簡単な構成が実現され得る。この場合、例えば2つの高温の作動空間又は低温の作動空間が互いに連結される。このことは、加熱媒体と冷却媒体との間の熱伝導による損失を発生させることなしに加熱・加熱作動空間を完全に加熱源にすること及び冷却・冷却作動空間を完全に冷却源にすることを可能にする。両ディスプレーサは、固定されたスライドロッドによって互いに連結されている。このスライドロッドは、ディスプレーサ間で作用する力を受ける。ディスプレーサを移動させるためには、摩擦抵抗及び流れ損失を克服するだけで済む。再生器は、スライドロッドの内側又は外側にあってもよい。これらのスライドロッド自体は、密閉する必要がなくなる。作動媒体の量に対する理論的な出力密度が、理想的なスターリンサイクルのときよりも大きい。この構成は、出力発生のための低温の利用及び低温の発生を可能にする。   According to another configuration of the present invention, the displacer of the connected working space is moved through the connecting part fixed by the driving part. As a result, a simple configuration can be realized. In this case, for example, two hot working spaces or cold working spaces are connected to each other. This means that the heating / heating working space becomes a complete heating source and that the cooling / cooling working space becomes a complete cooling source without causing losses due to heat conduction between the heating medium and the cooling medium. Enable. Both displacers are connected to each other by a fixed slide rod. The slide rod receives a force acting between the displacers. In order to move the displacer, it is only necessary to overcome frictional resistance and flow loss. The regenerator may be inside or outside the slide rod. These slide rods themselves do not need to be sealed. The theoretical power density relative to the amount of working medium is greater than during an ideal Stalin cycle. This configuration allows the use of low temperatures for generating power and the generation of low temperatures.

本発明の特別な構成によれば、作動空間が、ディスプレーサによって膨張空間と圧縮空間とに分割される。この場合、有効動作に使用される作動媒体が、膨張空間から流出した後にこの作動媒体に割り当てられた駆動機によって有効動作させるための再生器を通じ、この駆動機の後で場合によっては冷却されずに連結された作動空間内に流入し、引き続き圧縮側のディスプレーサの移動によってこの動作空間に割り当てられた再生器を通じてこの作動空間の膨張空間内に流入する。この構成は、いわゆる「コールド」エンジンである。駆動機は高温の負荷に曝されないので、この駆動機は簡単に構成され得る。さらに低温が、再生器によって冷却された低温の作動媒体の膨張によって生成され得る。この低温は、場合によっては低温の作動領域内に流入する前に熱交換器によって利用される。効率及び出力密度が、冷却側に作動ピストンを連結するγ形スターリンエンジンのときよりも大きい。   According to a special configuration of the invention, the working space is divided into an expansion space and a compression space by the displacer. In this case, the working medium used for the effective operation is not cooled after the drive through the regenerator for effective operation by the drive assigned to the working medium after flowing out of the expansion space. And then flows into the expansion space of this working space through the regenerator assigned to this working space by the movement of the displacer on the compression side. This configuration is a so-called “cold” engine. Since the drive is not exposed to high temperature loads, the drive can be easily configured. Further low temperatures can be generated by expansion of the cold working medium cooled by the regenerator. This low temperature is sometimes utilized by the heat exchanger before flowing into the cold operating region. The efficiency and power density are greater than in the case of a γ-type Stalin engine with an operating piston connected to the cooling side.

本発明の別の構成によれば、作動空間が、ディスプレーサによって膨張空間と圧縮空間とに分割される。この場合、有効動作に使用される作動媒体が、有効動作させるための膨張空間から流出した後に場合によっては加熱器、駆動機を貫流し、引き続き再生器を貫流し、場合によっては圧縮機を貫流し、場合によっては別の冷却器を貫流し、連結された作動空間の圧縮空間内に流入し、圧縮側のディスプレーサの移動によってこの作動空間に割り当てられた再生器を通じてこの作動空間の膨張空間内に流入する。この構成は、いわゆる「ホット」エンジンである。この種類の理論的な効率は、カルノー効率の理論的な効率に近い。作動媒体の量に対する理論的な出力密度は、理想的なスターリンサイクルの理論的な出力密度よりも大きい。   According to another configuration of the present invention, the working space is divided into an expansion space and a compression space by the displacer. In this case, after the working medium used for the effective operation flows out of the expansion space for effective operation, it may flow through the heater and the driver, and may flow through the regenerator, and may flow through the compressor. In some cases, it flows through another cooler, flows into the compression space of the connected working space, and passes through the regenerator assigned to this working space by the movement of the displacer on the compression side. Flow into. This configuration is a so-called “hot” engine. This type of theoretical efficiency is close to that of Carnot efficiency. The theoretical power density for the amount of working medium is greater than the theoretical power density of an ideal Stalin cycle.

本発明の別の構成によれば、作動空間が、ディスプレーサによってそれぞれ2つの膨張空間又は2つの圧縮空間に分割される。この場合、有効動作に使用される動作媒体が、膨張空間から流出した後にこの動作空間に割り当てられた駆動機によって有効動作させるための再生器を貫流し、この駆動機の後に連結された作動空間の圧縮空間内に流入し、引き続き圧縮側のディスプレーサの移動によってこの作動空間に割り当てられた再生器を通じてこの作動空間の別の膨張空間内に流入する。上述したように、この「低温」エンジンは、出力の発生及び低温の発生のための低温の利用を可能にする。   According to another configuration of the invention, the working space is divided into two expansion spaces or two compression spaces, respectively, by the displacer. In this case, after the working medium used for the effective operation flows out of the expansion space, the working medium flows through the regenerator for effective operation by the driver assigned to the operation space, and the working space connected after the driving device. And then flows into another expansion space of this working space through a regenerator assigned to this working space by the movement of the displacer on the compression side. As mentioned above, this “cold” engine allows the generation of power and the use of low temperatures for the generation of low temperatures.

本発明の別の特別な構成によれば、等容加熱が、特に駆動機の直前で実施される。重要な利点は、ディスプレーサ内の温度が再生器の最大温度に限定されている点である。この場合、再生器の温度は、加熱器の温度より低い。   According to another special configuration of the invention, isobaric heating is carried out in particular immediately before the drive. An important advantage is that the temperature in the displacer is limited to the maximum temperature of the regenerator. In this case, the temperature of the regenerator is lower than the temperature of the heater.

本発明の好適な別の構成によれば、圧縮が、流れを調整することによって及び/又は圧縮機によって実施される。圧縮が圧力の調整だけで実施しなければならない場合、回転機、すなわち圧縮機が省略される。工程が確実に簡単になる。圧縮機を連結した場合、より高い効率が得られる。   According to another preferred configuration of the invention, the compression is performed by regulating the flow and / or by the compressor. If the compression has to be carried out only by adjusting the pressure, the rotating machine, ie the compressor, is omitted. The process is surely simplified. When compressors are connected, higher efficiency can be obtained.

さらに本発明の課題は、この方法を実施する装置を提供することにある。   It is a further object of the present invention to provide an apparatus for carrying out this method.

この方法を実施する本発明の装置は、少なくとも2つの密閉されている作動空間が設けられていて、この場合、各作動空間は、駆動部によって移動可能なディスプレーサによって2つの部分に分割されていて、この場合、一方の部分が加熱器を有し、他方の部分が冷却器を有し、各作動空間はその作動空間に割り当てられた再生器を有し、この場合、両部分が、この再生器に連結されていること、各作動空間の少なくとも1つの部分が駆動機に連結されていて、この場合、後で有効動作をさせるために使用される部分が他方の作動空間に対応する部分に連結されていること、及び、複数の制御機構、特に弁が作動媒体を制御するために設けられていることを特徴とする。既に上述したように、より高い出力密度が、本発明の装置によって実現される。   The device according to the invention for carrying out this method is provided with at least two sealed working spaces, in which each working space is divided into two parts by a displacer movable by a drive. In this case, one part has a heater, the other part has a cooler, and each working space has a regenerator assigned to that working space, in which case both parts have this regeneration At least one part of each working space is connected to the drive, in which case the part that is used later for effective operation is the part corresponding to the other working space. It is characterized in that it is connected and a plurality of control mechanisms, in particular valves, are provided for controlling the working medium. As already mentioned above, higher power densities are realized with the device according to the invention.

本発明の装置の別の利点は、機械が低いクロック周波数で駆動され得る点にある。作動空間が、本当のピストンシールを有さず、したがって特により大きいピストン容量で発生するシールの問題を回避する。低いクロック周波数で断続的に駆動され得る大容量の作動空間が、この問題の解決によって使用できる。これによって、理想に近いスターリンサイクルが実現される。   Another advantage of the device of the present invention is that the machine can be driven at a low clock frequency. The working space does not have a real piston seal, thus avoiding the sealing problem that occurs especially with larger piston volumes. A large working space that can be driven intermittently at low clock frequencies can be used by solving this problem. As a result, a nearly ideal Stalin cycle is realized.

従来のスターリングエンジンのときよりも低いクロック周波数及びこれに伴うより長い熱移行時間によって、等温過程がより良好に実現され得る。作動空間の広い熱移行面が、バイオマス燃料の使用を可能にする。   Due to the lower clock frequency and associated longer heat transfer time than with conventional Stirling engines, an isothermal process can be better implemented. A large heat transfer surface in the working space allows the use of biomass fuel.

別の利点は、死空間を最小限にすることである。この死空間は、熱力学的な過程に寄与せず、そのため効率を損なう容積である。この死空間は、実際には作動ピストンの正弦運動によって発生し、実際には作動媒体が流れる再生器,加熱器等の容積によって発生する。大容量の作動空間とこれに対して少容量の駆動機,再生器,加熱器及び冷却器のような構成部材との比によって、作動空間に対する死空間の良好な比が、得られ現在構成されている機械の比よりも何倍も小さい。   Another advantage is to minimize dead space. This dead space is a volume that does not contribute to the thermodynamic process and therefore impairs efficiency. This dead space is actually generated by the sinusoidal motion of the working piston, and is actually generated by the volume of the regenerator, heater or the like through which the working medium flows. A good ratio of dead space to working space is obtained and currently configured by the ratio of large capacity working space to components like low capacity drive, regenerator, heater and cooler. Many times smaller than the ratio of machines.

駆動力の最小化も利点である。これらの駆動力は、作動空間内部の作動媒体の等容加圧の流れ抵抗,弁の操作及び場合によっては圧縮機による作動媒体の圧縮から成る。主な要因のうちの1つである乾燥動作するピストンシールの摩擦が、クランク動作の摩擦と共に消失する。   Minimizing the driving force is also an advantage. These driving forces consist of the flow resistance of the isobaric pressurization of the working medium inside the working space, the operation of the valves and possibly the compression of the working medium by a compressor. The friction of the piston seal that performs the drying operation, which is one of the main factors, disappears together with the friction of the crank operation.

以上により、既に主な問題であった温度の負荷がかかり乾燥動作する移動シールを省略することによって、このエンジンを標準的な機械構造で作ることが可能である。作動空間と作動機械との分離は、標準的な機械要素の使用を可能にする。再生器は、駆動機が高速回転するためにより小さい構造を有する。機械的な駆動ユニットの省略は、構造をさらに簡単にする。ディスプレーサは、駆動機に同期させる必要がない。最適な動作点が、それぞれ互いに別に設定され得る。   Thus, it is possible to make this engine with a standard mechanical structure by omitting the moving seal that is already subjected to a temperature load and that performs the drying operation, which was the main problem. The separation of the working space and the working machine allows the use of standard machine elements. The regenerator has a smaller structure because the drive machine rotates at high speed. The omission of a mechanical drive unit further simplifies the structure. The displacer need not be synchronized to the drive. The optimum operating points can be set separately from each other.

本発明の特別な特徴によれば、少なくとも1つの制御機構、特に1つの弁が、駆動機と個々の部分との間の連結部分にそれぞれ設けられている。これらの弁は、作動サイクル及び再生器のサイクルを解除するために使用される。弁による制御の代わりに、スリット制御を使用してもよい。   According to a special feature of the invention, at least one control mechanism, in particular one valve, is provided in each of the connecting parts between the drive and the individual parts. These valves are used to release the operating cycle and the regenerator cycle. Instead of valve control, slit control may be used.

本発明の別の特別な特徴によれば、4つ、6つ又は多数の偶数の作動空間が設けられている。この場合、2つの作動空間が、常に互いに連結されている。連結された作動空間の数を増やすことによって、駆動機での過程に関連した振動(Welligkeit)が減少し、再生器のサイクルが、作動サイクルに比べて長くできる。   According to another special feature of the invention, four, six or many even working spaces are provided. In this case, the two working spaces are always connected to each other. By increasing the number of connected working spaces, the vibration associated with the process in the drive is reduced and the regenerator cycle can be made longer than the working cycle.

本発明の特別な特徴によれば、駆動機が、タービン,特にアキシャルタービン,ラジアルタービン又はテスラタービンである。タービンを使用することによって、温度の負荷がかかり乾燥動作する移動シールが省略されている。このシールは、ピストン動作するスターリンエンジンの主な問題である。ディスク又はテスラタービンの場合、特により良好な等温膨張又は圧縮が可能である。   According to a particular feature of the invention, the drive is a turbine, in particular an axial turbine, a radial turbine or a Tesla turbine. By using the turbine, a moving seal that is subjected to a temperature load and performs a drying operation is omitted. This seal is a major problem with a Stirling engine that operates with a piston. In the case of disk or Tesla turbines, particularly better isothermal expansion or compression is possible.

本発明の構成によれば、駆動機がピストンエンジンである。この構成には、構成が安価であり標準部材で構成され得る利点がある。   According to the configuration of the present invention, the driving machine is a piston engine. This configuration has the advantage that the configuration is inexpensive and can be configured with standard members.

本発明の別の構成によれば、駆動機はスクリューエンジンである。このスクリューエンジンには、タービンのようにシールがない利点がある。   According to another configuration of the invention, the drive is a screw engine. This screw engine has the advantage of not having a seal like a turbine.

本発明の特別な構成によれば、ディスプレーサ用の駆動部がリニア駆動部である。このリニア駆動部は、ディスプレーサの正確に制御可能な加速及び制動を保証する。これによって、理想的な熱力学過程に相当する断続運動が損失なしに可能である。ロッド用の全ての管及びシール又はクランク動作が省略できる。迅速な出力制御が、ディスプレーサのクロック周波数を変化させることによって瞬時に可能であり、上限温度を変化させることによって誘導する必要がない。したがって、非常に良好な制御が部分負荷領域内で可能である。   According to a special configuration of the invention, the displacer drive is a linear drive. This linear drive ensures precisely controllable acceleration and braking of the displacer. Thereby, an intermittent motion corresponding to an ideal thermodynamic process is possible without loss. All tubes and seals for the rod or cranking can be omitted. Rapid power control is possible instantaneously by changing the displacer clock frequency and does not need to be induced by changing the upper temperature limit. Therefore, very good control is possible in the partial load region.

本発明の別の特徴によれば、加熱器が、再生器の前方又は後方に連結されている。加熱器は、作動空間の加熱器のヘッドに加えて作動媒体にエネルギーを供給する。したがってこの加熱器は、加熱領域内の総吸収面を大きくする。   According to another feature of the invention, the heater is connected to the front or rear of the regenerator. The heater supplies energy to the working medium in addition to the heater head in the working space. This heater therefore enlarges the total absorption surface in the heating zone.

本発明の特別な実施の形態は、作動空間がディスプレーサによって膨張空間と圧縮空間とに分割されていること、膨張空間がこの作動空間に割り当てられた再生器に連結されていて、この再生器は駆動機に連結されていること、この駆動機の流出側が連結された別の作動空間の圧縮空間に連結されていて、この圧縮空間はこの作動空間に割り当てられた再生器を介してこの作動空間の膨張空間に連結されていて、この場合、再生器と駆動機の流入側との間及び駆動機の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ、1つの制御機構、特に1つの弁が設けられていることを特徴とする。「コールド」エンジンに対して上述した利点が、ここでも意味的に成立する。   A special embodiment of the invention is that the working space is divided into an expansion space and a compression space by a displacer, the expansion space being connected to a regenerator assigned to this working space, Connected to a drive machine, connected to a compression space of another working space to which the outflow side of the drive machine is connected, and this compression space is connected to this working space via a regenerator assigned to this working space. In this case, one control mechanism, in particular one valve, is provided between the regenerator and the inflow side of the drive and between the outflow side of the drive and the compression space, respectively. It is characterized by. The advantages described above for the “cold” engine are also meaningful here.

本発明の別の特別な構成は、作動空間がディスプレーサによって膨張空間と圧縮空間とに分割されていること、この膨張空間は駆動機の流入側に連結されていて、この駆動機の流出側が再生器を介して場合によっては圧縮機を介して連結された別の作動空間の圧縮空間に連結されていて、この圧縮空間はこの作動空間に割り当てられた再生器を介してこの作動空間の膨張空間に連結されていて、この場合、膨張空間と駆動機の流入側との間及び再生器の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ、1つの制御機構、特に1つの弁が設けられていることを特徴とする。「ホット」エンジンに対して上述した利点が、ここでも意味的に成立する。   Another special configuration of the present invention is that the working space is divided into an expansion space and a compression space by a displacer, and this expansion space is connected to the inflow side of the drive unit, and the outflow side of the drive unit is regenerated. Is connected to a compression space of another working space, optionally connected via a compressor, and this compression space is connected to an expansion space of this working space via a regenerator assigned to this working space. In this case, one control mechanism, in particular one valve, is provided between the expansion space and the inflow side of the drive unit and between the outflow side of the regenerator and the compression space, respectively. It is characterized by. The advantages described above for the “hot” engine are also meaningful here.

本発明の別の異なる構成は、作動空間がディスプレーサによってそれぞれ2つの膨張空間又は2つの圧縮空間に分割されていること、各膨張空間は再生器を介して駆動機の流入側に連結されていて、駆動機の流出側が連結された別の作動空間の圧縮空間に連結されていて、この圧縮空間は再生器を介して別の作動空間の膨張空間に連結されていて、この場合、膨張空間に後続連結された再生器と駆動機の流入側との間及びこの駆動機の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ、1つの制御機構、特に1つの弁が設けられていることを特徴とする。「低温」エンジンに対して上述した利点が、ここでも意味的に成立する。   Another different configuration of the present invention is that the working space is divided into two expansion spaces or two compression spaces, respectively, by a displacer, each expansion space being connected to the inflow side of the driver via a regenerator. , Connected to the compression space of another working space to which the outflow side of the drive unit is connected, and this compression space is connected to the expansion space of another working space via the regenerator, and in this case, the expansion space It is characterized in that one control mechanism, in particular one valve, is provided between the regenerator and the inflow side of the drive unit connected in succession and between the outflow side of the drive unit and the compression space, respectively. . The advantages described above for the “cold” engine are also meaningful here.

当然に、高温ガスも、ホットエンジンの動作原理にしたがって膨張され得る。   Of course, hot gases can also be expanded according to the operating principle of a hot engine.

本発明の別の構成は、加熱器が駆動機に連結されている部分の後方の流れ方向に沿って配置されていることを特徴とする。これによって、より高い温度が、駆動機の前方で実現される。これらのより高い温度は、より良好な出力量を発生させる。   Another configuration of the present invention is characterized in that the heater is arranged along the flow direction behind the portion connected to the drive unit. This achieves a higher temperature in front of the drive. These higher temperatures generate better output quantities.

本発明の好適な構成によれば、加熱器が、部分から場所的に離れて、例えば高温ボイラーの燃焼空間内に配置されている。これによって、加熱器として使用される装置部分だけが最高温度で負荷される。その結果、この部分を適切に寸法決めするだけで済む。   According to a preferred configuration of the invention, the heater is located locally away from the part, for example in the combustion space of a hot boiler. Thereby, only the part of the device used as a heater is loaded at the maximum temperature. As a result, it is only necessary to dimension this part appropriately.

以下に、本発明を図示した実施の形態に基づいて詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.

説明する実施の形態では、同一の部材又は状態は、同じ符号又は同じ構成符号で付記する。この場合、全ての説明中に含まれる開示は、意味的に同じ部材又は状態に対しては同じ符号又は同じ部材符号が付けられ得る。   In the embodiment to be described, the same members or states are denoted by the same reference numerals or the same constituent signs. In this case, the disclosure contained in all the descriptions may be given the same reference numerals or the same reference numerals for semantically the same elements or states.

図1によれば、熱エネルギーを運動エネルギーに変換するための作動媒体の使用下で2つの密閉されている作動空間1,2を有する。この場合、各作動空間1,2は、移動可能なディスプレーサ3,4によって2つの部分、すなわち膨張空間と圧縮空間とに分割されている。各ディスプレーさ3,4は、駆動部によって、特にリニア駆動部5によって移動可能である。各作動空間1,2は、この作動空間に割り当てられた再生器6,7を有する。作動空間1又は2の両部分は、導管8,9又は10を介してこの再生器6又は7に連結されている。   According to FIG. 1, it has two sealed working spaces 1, 2 under the use of a working medium for converting thermal energy into kinetic energy. In this case, each working space 1, 2 is divided into two parts, ie, an expansion space and a compression space, by movable displacers 3, 4. Each display 3 and 4 can be moved by a drive, in particular by a linear drive 5. Each working space 1, 2 has a regenerator 6, 7 assigned to this working space. Both parts of the working space 1 or 2 are connected to this regenerator 6 or 7 via conduits 8, 9 or 10.

各作動空間1又は2の部分−この場合では膨張空間−は、駆動機12に連結されている。有効動作させるために使用される作動空間1のこの膨張空間は、駆動機12の後方で作動空間2に対応する部分−すなわち圧縮空間−に連結されている。   A part of each working space 1 or 2, in this case an expansion space, is connected to the drive 12. This expansion space of the working space 1 used for effective operation is connected to a portion corresponding to the working space 2 behind the drive machine 12, that is, a compression space.

作動媒体を制御するため、制御機構、特に弁13が設けられている。これらの弁13は、駆動機12と作動空間1又は2の個々の部分との間に配置されている。弁13の代わりにスリット制御を使用してもよい。   In order to control the working medium, a control mechanism, in particular a valve 13, is provided. These valves 13 are arranged between the drive 12 and the individual parts of the working space 1 or 2. Instead of the valve 13, slit control may be used.

タービン、特にアキシャルタービン又はラジアルタービンを駆動機12として使用できる。当然に、ピストンエンジン又はスクリューエンジンも、駆動機12として可能である。駆動機12は、軸17を介して発電機18に連結されている。   A turbine, in particular an axial turbine or a radial turbine, can be used as the drive 12. Of course, a piston engine or screw engine is also possible as the drive 12. The drive machine 12 is connected to a generator 18 via a shaft 17.

作動媒体は、理想的な過程では以下の状態変化を実行する:
−圧縮空間内の熱放出下の等温圧縮
−作動媒体が圧縮空間から膨張空間へ進む間の再生器6又は7内の等容加熱
−膨張空間内に熱を供給して仕事を行う等温膨張
−圧縮空間内へ戻る時の再生器内での等容冷却
通常、作動媒体が、2重動作する密閉されている2つの作動空間1,2間で往復して流れる。有効動作させるため、作動媒体が、駆動機12によって作動空間1,2間で流れる。引き続き、作動媒体が、2重動作する作動空間1,2内でディスプレーサ3又は4によってディスプレーサ3又は4の一方の側から再生器6又は7によってディスプレーサ3又は4の他方の側に向かって流れる。この場合、作動媒体の流れが弁13によって制御され、各ディスプレーサ3,4が駆動部5によって移動する。
The working medium performs the following state changes in an ideal process:
-Isothermal compression under heat release in the compression space-Isothermal heating in the regenerator 6 or 7 while the working medium travels from the compression space to the expansion space-Isothermal expansion in which heat is supplied into the expansion space to perform work- Equal volume cooling in the regenerator when returning to the compression space Normally, the working medium flows back and forth between the two working spaces 1 and 2 which are sealed in double operation. For effective operation, the working medium flows between the working spaces 1 and 2 by the driver 12. Subsequently, the working medium flows from one side of the displacer 3 or 4 by the displacer 3 or 4 toward the other side of the displacer 3 or 4 by the regenerator 6 or 7 in the working spaces 1 and 2 in which the double operation is performed. In this case, the flow of the working medium is controlled by the valve 13, and the displacers 3 and 4 are moved by the drive unit 5.

作動媒体がその最高温度の状態で駆動機12によって送られるので、上述したように図2では、この装置は4象限タービンとも呼ばれ、「ホット」エンジンとして示されている。膨張空間が、駆動機12の流入側に連結されている。駆動機12の流出側が、再生器6又は7を介しかつ圧縮機19を介して連結された別の作動空間2の圧縮空間に連結されている。この圧縮空間は、この作動空間2に割り当てられた再生器7を介してこの作動空間2の膨張空間に連結されている。この場合、膨張空間と駆動機12の流入側との間及び再生器7の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ1つの弁13が設けられている。   Since the working medium is sent by the drive 12 at its maximum temperature, as described above, in FIG. 2 this device is also referred to as a four quadrant turbine and is shown as a “hot” engine. The expansion space is connected to the inflow side of the drive machine 12. The outflow side of the drive machine 12 is connected to the compression space of another working space 2 connected via the regenerator 6 or 7 and connected via the compressor 19. The compression space is connected to the expansion space of the working space 2 via a regenerator 7 assigned to the working space 2. In this case, one valve 13 is provided between the expansion space and the inflow side of the drive unit 12 and between the outflow side of the regenerator 7 and the compression space.

再生器6又は7は、加熱器14,連結再生器15及び冷却器16から構成される。この場合、膨張空間が加熱器14に連結されていて、圧縮空間が冷却器16に連結されている。さらに再生器6又は7が、垂直方向に個々の部分に分割されている。これらの部分は、互いに適切に密閉されている。内側の部分内では、作動媒体が駆動機12から圧縮機19に向かって流れる。外側の部分は、作動媒体の再生器のサイクルに対して使用される。   The regenerator 6 or 7 includes a heater 14, a connected regenerator 15, and a cooler 16. In this case, the expansion space is connected to the heater 14, and the compression space is connected to the cooler 16. Furthermore, the regenerator 6 or 7 is divided into individual parts in the vertical direction. These parts are properly sealed together. Within the inner part, the working medium flows from the drive 12 towards the compressor 19. The outer part is used for the working medium regenerator cycle.

膨張空間は、この作動空間1に割り当てられた再生器6の加熱器14に連結されている。再生器6は、駆動機12に連結されている。駆動機12の流出側は、冷却器16を介して連結された別の駆動機2の圧縮空間に連結されている。この圧縮空間は、この作動空間2に割り当てられた再生器7を介してこの作動空間2の膨張空間に連結されている。再生器6又は7と駆動機12の流入側との間及び駆動機12の流出側又は圧縮機19と圧縮空間との間にそれぞれ1つの弁13が設けられている。   The expansion space is connected to the heater 14 of the regenerator 6 assigned to this working space 1. The regenerator 6 is connected to the drive machine 12. The outflow side of the drive machine 12 is connected to a compression space of another drive machine 2 connected via a cooler 16. The compression space is connected to the expansion space of the working space 2 via a regenerator 7 assigned to the working space 2. One valve 13 is provided between the regenerator 6 or 7 and the inflow side of the drive unit 12 and between the outflow side of the drive unit 12 or between the compressor 19 and the compression space.

図2によれば、4象限タービンが「コールド」エンジンとして示されている。作動空間1,2が、同様にディスプレーサ3,4によって膨張空間と圧縮空間とに分割されている。   According to FIG. 2, a four quadrant turbine is shown as a “cold” engine. Similarly, the working spaces 1 and 2 are divided into an expansion space and a compression space by the displacers 3 and 4.

この場合、有効動作に使用される作動媒体が、膨張室から流出した後に駆動機12によって有効動作させるためにこの作動空間1に割り当てられた再生器6を経由し、この駆動機12の後で連結された作動空間2の圧縮空間内に流れる。引き続き作動媒体は、ディスプレーサ4の移動によって圧縮機側からこの作動空間2に割り当てられた再生器7を通じてこの作動空間2の膨張空間内に流れる。   In this case, the working medium used for the effective operation flows out of the expansion chamber and then passes through the regenerator 6 assigned to the working space 1 for effective operation by the driver 12, and after the driver 12. It flows in the compression space of the connected working space 2. Subsequently, the working medium flows into the expansion space of the working space 2 through the regenerator 7 assigned to the working space 2 from the compressor side by the movement of the displacer 4.

図3によれば、装置が、低温エンジンとして示されている。この場合、ディスプレーサ3,4が、固定連結部20を介して駆動部5によって移動する。作動空間1,2は、ディスプレーサ3,4によってそれぞれ2つの膨張空間又は2つの圧縮空間に分割されている。作動空間1の各膨張空間は、再生器6,7を介して駆動機12の流入側に連結されている。駆動機12の流出側は、連結された別の作動空間2の圧縮空間に連結されている。この圧縮空間は、再生器6又は7を介して別の作動空間1の膨張空間に連結されている。この場合、膨張空間に後続接続された再生器6又は7と駆動機12の流入側との間及び駆動機12の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ1つの弁13が設けられている。   According to FIG. 3, the device is shown as a cold engine. In this case, the displacers 3 and 4 are moved by the driving unit 5 via the fixed connecting unit 20. The working spaces 1 and 2 are divided by the displacers 3 and 4 into two expansion spaces or two compression spaces, respectively. Each expansion space of the working space 1 is connected to the inflow side of the driving machine 12 via the regenerators 6 and 7. The outflow side of the drive machine 12 is connected to a compression space of another connected working space 2. This compression space is connected to the expansion space of another working space 1 via the regenerator 6 or 7. In this case, one valve 13 is provided between the regenerator 6 or 7 that is subsequently connected to the expansion space and the inflow side of the drive unit 12 and between the outflow side of the drive unit 12 and the compression space.

有効動作のために使用される作動媒体は、膨張空間から流出した後に駆動機12によって有効動作させるためにこの作動空間1に割り当てられた再生器6を経由し、この駆動機12の後に連結された作動空間2の圧縮空間内に流れる。引き続き作動媒体は、ディスプレーサ3又は4の移動によって圧縮側からこの作動空間2に割り当てられた再生器6又は7を通じて作動空間1の別の膨張空間内に流れる。   The working medium used for the effective operation is connected after the driving device 12 via the regenerator 6 assigned to the working space 1 for effective operation by the driving device 12 after flowing out of the expansion space. Flow into the compressed space of the working space 2. Subsequently, the working medium flows from the compression side to the other expansion space of the working space 1 through the regenerator 6 or 7 assigned to the working space 2 by the movement of the displacer 3 or 4.

作動空間2を冷却するため、この作動空間2を、例えば地中に配置してもよい。   In order to cool the working space 2, this working space 2 may be arranged, for example, in the ground.

さらにディスプレーサ3又は4を連結された膜として構成してもよい。   Further, the displacer 3 or 4 may be configured as a connected film.

図4によれば、各作動空間1,2が、ディスプレーサ3,4によって膨張空間と圧縮空間とに分割される。各ディスプレーサ3,4は、駆動部によって、特にリニア駆動部5によって移動可能である。さらに各ディスプレーサ3,4は、ガイド22で支承されている。各作動空間1,2は、この作動空間1,2に割り当てられた再生器6,7を有する。作動空間1又は2の両部分が、導管を介してこの再生器6又は7に連結されている。   According to FIG. 4, each working space 1, 2 is divided into an expansion space and a compression space by the displacers 3, 4. Each displacer 3, 4 is movable by a drive unit, in particular by a linear drive unit 5. Further, each displacer 3, 4 is supported by a guide 22. Each working space 1, 2 has a regenerator 6, 7 assigned to this working space 1, 2. Both parts of the working space 1 or 2 are connected to this regenerator 6 or 7 via a conduit.

さらに膨張空間が、中間加熱器21によって構成されている。この中間加熱器21は、層状の中間加熱器21として構成してもよいし又は薄板の束の形態で構成してもよい。圧縮空間が、冷却器16を有する。   Further, the expansion space is constituted by the intermediate heater 21. The intermediate heater 21 may be configured as a layered intermediate heater 21 or may be configured in the form of a bundle of thin plates. The compression space has a cooler 16.

膨張空間は、場合によっては中間加熱器21を介して場所的に分離された加熱器14に連結されている。この加熱器14は、加熱ボイラー内に配置され得る。この加熱器14内では、等容加熱が実施される。作動媒体が、駆動機12によって加熱器14から流れる。この駆動機12、特にテスラタービンは、直接軸17を介して発電機18に連結されている。   The expansion space is connected to a heater 14 that is locally separated via an intermediate heater 21 in some cases. The heater 14 can be placed in a heating boiler. In the heater 14, an equal volume heating is performed. A working medium flows from the heater 14 by the drive 12. This drive machine 12, in particular the Tesla turbine, is directly connected to a generator 18 via a shaft 17.

過程をもう1回概略的に示す。圧縮された作動媒体が、作動空間1の圧縮空間から付随する再生器6及び中間加熱器21を経由して同じ作動空間1の膨張空間内に流れ、このときに等容加熱される。この流れは、ディスプレーサ3の移動に基づいて実施される。作動媒体が、作動空間1の膨張空間から流出した後に外部加熱器14を経由して駆動機12に流れる。等容加熱が、この外部加熱器14内で実施される。   The process is schematically shown once more. The compressed working medium flows from the compression space of the working space 1 into the expansion space of the same working space 1 via the associated regenerator 6 and intermediate heater 21 and is heated at the same time. This flow is performed based on the movement of the displacer 3. After the working medium flows out of the expansion space of the working space 1, it flows to the driving machine 12 via the external heater 14. Isovolume heating is performed in this external heater 14.

作動媒体が、駆動機12から再生器7及び冷却器16を経由して作動空間2の圧縮空間内に流れ、後流又は圧縮機によって等温圧縮される。圧縮熱が、作動空間2の冷却器16内で放出される。圧縮された作動媒体が、作動空間2内のディスプレーサ4を移動させることによって再生器7及び中間加熱器21を経由して作動空間2の膨張空間内に送られる。   The working medium flows from the driver 12 through the regenerator 7 and the cooler 16 into the compression space of the working space 2 and is isothermally compressed by the wake or the compressor. The compression heat is released in the cooler 16 of the working space 2. The compressed working medium is sent into the expansion space of the working space 2 via the regenerator 7 and the intermediate heater 21 by moving the displacer 4 in the working space 2.

作動媒体は、作動空間2の膨張空間から流出した後に外部加熱器14を経由して駆動機12に流れる。等容加熱が、この外部加熱器14内で実施される。作動媒体は、駆動機12から同様に作動空間1の圧縮空間内に流れる。   The working medium flows out from the expansion space of the working space 2 and then flows to the driving machine 12 via the external heater 14. Isovolume heating is performed in this external heater 14. Similarly, the working medium flows from the driving machine 12 into the compression space of the working space 1.

原理的には、作動媒体が8の字を描いて貫流する。この場合、駆動機12が、中心点に設けられている。個々の方法ステップが、対応する−図示しなかった−弁によって制御される。   In principle, the working medium flows in a figure of eight. In this case, the driving machine 12 is provided at the center point. The individual method steps are controlled by corresponding valves (not shown).

弁制御による本発明の動作を図5で実際の例に基づいて説明する。ディスプレーサ3を有する作動空間1内では、作動媒体が、530 ℃の温度To及び30bar の圧力Poを有する。ディスプレーサ4を有する作動空間2内では、30℃の温度Pu及び10bar の圧力Puが支配する。弁23及び弁24が、ディスプレーサのサイクルで生じた作動空間1と作動空間2との間の圧力差によって流れ方向に開く。次いで530 ℃の高温の作動媒体が、作動媒体1から弁23を経由して加熱器14内に流れ、ここで630 ℃に加熱され、引き続き駆動機12内で緊急解放(polytrope Entspannung) によって再び530 ℃にされる。引き続き作動媒体は、弁24及び再生器7を経由しそこで60℃に冷却され、冷却器16を経由しそこで30℃に冷却されて作動空間2内に到達する。弁25及び弁26は、この圧力差に対しては遮断方向にあり、再生器の後続するサイクル後に初めて、すなわち次の作動サイクルで開く。   The operation of the present invention by the valve control will be described with reference to FIG. 5 based on an actual example. In the working space 1 with the displacer 3, the working medium has a temperature To of 530 ° C. and a pressure Po of 30 bar. In the working space 2 with the displacer 4, a temperature Pu of 30 ° C. and a pressure Pu of 10 bar dominate. The valve 23 and the valve 24 are opened in the flow direction by the pressure difference between the working space 1 and the working space 2 generated in the displacer cycle. A hot working medium of 530 ° C. then flows from the working medium 1 via the valve 23 into the heater 14 where it is heated to 630 ° C. and subsequently again in the drive 12 by polytrope Entspannung. ℃. Subsequently, the working medium is cooled to 60 ° C. via the valve 24 and the regenerator 7, and then cooled to 30 ° C. via the cooler 16 and reaches the working space 2. Valves 25 and 26 are in the shut-off direction for this pressure difference and open only after the subsequent cycle of the regenerator, ie in the next operating cycle.

作動サイクルが両作動空間1,2間の圧力を平衡にした後に、すなわち同じ圧力(平均圧力)が全ての系内で支配する時に、再生器のサイクルが開始する。次いでディスプレーサ3,4が、対向する死点位置に移動し、このときに作動媒体を再生器−冷却ユニットによってそのディスプレーサ3,4のそれぞれの他方の側に移す。このときに進行する作動媒体の等容過熱又は冷却は、それぞれの作動空間1,2内に圧力変化をもたらす;すなわち、圧力上昇が低温から高温に移行する時に発生すし、圧力低下が高温から低温に移行する時に発生する。こうして再生器のサイクルが終了し、圧力差が後続する作動サイクルに対して利用される。   After the operating cycle has balanced the pressure between both working spaces 1, 2, the regenerator cycle begins when the same pressure (average pressure) dominates in all systems. The displacers 3 and 4 then move to opposite dead center positions, at which time the working medium is transferred by the regenerator-cooling unit to the other side of each of the displacers 3 and 4. The isothermal overheating or cooling of the working medium proceeding at this time causes a pressure change in the respective working spaces 1, 2; Occurs when transitioning to. This completes the regenerator cycle and the pressure differential is utilized for subsequent operating cycles.

最後に、図中の個々の構成部材及び構成郡は、本発明をより良好に理解するために縮尺を不均衡にかつ歪めて示してある。   Finally, the individual components and groups in the figures are shown in an unbalanced and distorted scale for a better understanding of the present invention.

熱エネルギーを運動エネルギーに変換するホットエンジンとしての装置を示す。1 shows a device as a hot engine that converts thermal energy into kinetic energy. コールドエンジンとしての装置を示す。The apparatus as a cold engine is shown. 低温エンジンとしての装置を示す。The apparatus as a low-temperature engine is shown. 場所的に分離された加熱器を有する装置の構成を示す。1 shows the configuration of an apparatus having a locally separated heater. 装置の動作の概略図である。It is the schematic of operation | movement of an apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 作動空間
2 作動空間
3 ディスプレーサ
4 ディスプレーサ
5 駆動部
6 再生器
7 再生器
8 導管
9 導管
10 導管
11 導管
12 駆動機
13 弁
14 加熱器
15 連結再生器
16 冷却器
17 直接軸
18 発電機
19 圧縮機
20 固定連結部
21 中間加熱器
22 ガイド
23 弁
24 弁
25 弁
26 弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Working space 2 Working space 3 Displacer 4 Displacer 5 Drive part 6 Regenerator 7 Regenerator 8 Conduit 9 Conduit 10 Conduit 11 Conduit 12 Driver 13 Valve 14 Heater 15 Concatenated regenerator 16 Cooler 17 Direct shaft 18 Generator 19 Compression Machine 20 Fixed connecting part 21 Intermediate heater 22 Guide 23 Valve 24 Valve 25 Valve 26 Valve

Claims (22)

熱エネルギーを運動エネルギーに変換する方法にあって、この場合、作動媒体が、ディスプレーサによって隔離された少なくとも1つの作動空間内で過程中に以下の状態変化を進行させる方法において:
−圧縮空間内の熱放出下の圧縮、特に等温圧縮、
−作動媒体が圧縮空間から膨張空間へ進む間の再生器内での加熱、特に等容加熱、
−膨張空間内に熱を供給して仕事を行う膨張、特に等温膨張、
−圧縮空間内へ戻る時の再生器内での冷却、特に等容冷却、
作動媒体が少なくとも2つの密閉されている作動空間(1,2)間で往復に流れ、この場合、作動媒体が駆動機(12)によって作動空間(1,2)間で送られて有効動作を解除し、この場合、熱が駆動機(12)の前で吸収され、熱が駆動機(12)の後で放出されること、作動媒体が、熱放出の後に作動空間(1,2)内で圧縮され、引き続きディスプレーサ(3,4)によってディスプレーサ(3,4)の一方の側から再生器(6,7)を通じてディスプレーサ(3,4)の他方の側に向かって流れ、この場合、作動媒体の流れが制御機構、特に複数の弁(13,23,24,25,26)によって制御され、各ディスプレーサ(3,4)が1つの駆動部(5)によって移動することを特徴とする方法。
In a method for converting thermal energy into kinetic energy, wherein the working medium undergoes the following state changes during the process in at least one working space isolated by the displacer:
Compression under heat release in the compression space, in particular isothermal compression,
-Heating in the regenerator as the working medium travels from the compression space to the expansion space, in particular isovolume heating,
-Expansion to supply heat into the expansion space to work, especially isothermal expansion;
-Cooling in the regenerator when returning to the compression space, especially equal volume cooling,
The working medium flows back and forth between at least two sealed working spaces (1, 2), in which case the working medium is sent between the working spaces (1, 2) by the driver (12) for effective operation. Release, in this case heat is absorbed in front of the drive machine (12), heat is released after the drive machine (12), the working medium is in the working space (1, 2) after heat release Is then compressed by the displacer (3, 4) from one side of the displacer (3, 4) through the regenerator (6, 7) to the other side of the displacer (3, 4) A method characterized in that the flow of the medium is controlled by a control mechanism, in particular a plurality of valves (13, 23, 24, 25, 26) and each displacer (3, 4) is moved by one drive (5). .
作動空間(1,2)は、ディスプレーサ(3,4)によって2重動作する作動空間(1,2)に分離されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   2. Method according to claim 1, characterized in that the working space (1, 2) is separated by a displacer (3, 4) into a working space (1, 2) which is operated twice. 各ディスプレーサ(3,4)は、単一の駆動部(5)によって移動されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。   3. A method according to claim 1, wherein each displacer (3, 4) is moved by a single drive (5). 連結された作動空間(1,2)のディスプレーサ(3,4)は、固定連結部(20)を介して駆動部によって移動されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。   3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the displacer (3, 4) of the connected working space (1, 2) is moved by a drive via a fixed connection (20). 作動空間(1又は2)は、ディスプレーサ(3又は4)によって膨張空間と圧縮空間とに分割され、この場合、有効動作に使用される作動媒体が、膨張空間から流出した後にこの作動媒体に割り当てられた駆動機(12)によって有効動作させるための再生器(6又は7)を通じ、この駆動機(12)の後で場合によっては冷却されずに連結された作動空間(1又は2)内に流入し、引き続き圧縮側のディスプレーサの移動によってこの動作空間(1又は2)に割り当てられた再生器(6又は7)を通じてこの作動空間(1又は2)の膨張空間内に流入することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The working space (1 or 2) is divided into an expansion space and a compression space by the displacer (3 or 4). In this case, the working medium used for effective operation is assigned to the working medium after flowing out of the expansion space. Through the regenerator (6 or 7) for effective operation by the driven drive (12) and into the working space (1 or 2) connected after this drive (12), possibly without cooling It flows into the expansion space of this working space (1 or 2) through the regenerator (6 or 7) assigned to this working space (1 or 2) by the movement of the displacer on the compression side. The method according to any one of claims 1 to 4. 作動空間(1又は2)は、ディスプレーサ(3又は4)によって膨張空間と圧縮空間とに分割され、この場合、有効動作に使用される作動媒体が、有効動作させるための膨張空間から流出した後に場合によっては加熱器(14)、駆動機(12)を貫流し、引き続き再生器(6又は7)を貫流し、場合によっては圧縮機(19)を貫流し、場合によっては別の冷却器(16)を貫流し、連結された作動空間(1又は2)の圧縮空間内に流入し、圧縮側のディスプレーサ(3又は4)の移動によってこの作動空間(1又は2)に割り当てられた再生器(6又は7)を通じてこの作動空間(1又は2)の膨張空間内に流入することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The working space (1 or 2) is divided into an expansion space and a compression space by the displacer (3 or 4). In this case, after the working medium used for effective operation flows out of the expansion space for effective operation. Optionally through the heater (14), the drive (12), then through the regenerator (6 or 7), optionally through the compressor (19) and possibly another cooler ( 16) flows through the compression space of the connected working space (1 or 2) and is assigned to this working space (1 or 2) by the movement of the displacer (3 or 4) on the compression side 5. The method according to claim 1, characterized in that it flows into the expansion space of this working space (1 or 2) through (6 or 7). 作動空間(1又は2)は、ディスプレーサ(3又は4)によってそれぞれ2つの膨張空間又は2つの圧縮空間に分割され、この場合、有効動作に使用される動作媒体が、膨張空間から流出した後にこの動作空間(1又は2)に割り当てられた駆動機(12)によって有効動作させるための再生器(6又は7)を貫流し、この駆動機(12)の後に連結された作動空間(1又は2)の圧縮空間内に流入し、引き続き圧縮側のディスプレーサ(3又は4)の移動によってこの作動空間(1又は2)に割り当てられた再生器(6又は7)を通じてこの作動空間(1又は2)の別の膨張空間内に流入することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The working space (1 or 2) is divided into two expansion spaces or two compression spaces, respectively, by the displacer (3 or 4). In this case, the working medium used for effective operation flows out of the expansion space after this. An operating space (1 or 2) connected through the regenerator (6 or 7) for effective operation by a drive (12) assigned to the operating space (1 or 2) and connected after this drive (12). This working space (1 or 2) passes through the regenerator (6 or 7) assigned to this working space (1 or 2) by the movement of the compression side displacer (3 or 4). The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it flows into another expansion space. 等容加熱が、特に駆動機(12)の直前で実施される請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   5. A method as claimed in claim 1, wherein isobaric heating is carried out in particular immediately before the drive (12). 圧縮が、圧力平衡によって及び/又は圧縮機によって実施されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   5. The method according to claim 1, wherein the compression is performed by pressure balance and / or by a compressor. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法を実施する装置において、少なくとも2つの密閉されている作動空間が設けられていて、この場合、各作動空間(1,2)は、駆動部(5)によって移動可能なディスプレーサ(3,4)によって2つの部分に分割されていて、この場合、一方の部分が加熱器(14)を有し、他方の部分が冷却器(16)を有し、各作動空間(1,2)はその作動空間(1,2)に割り当てられた再生器(6,7)を有し、この場合、両部分が、この再生器(6,7)に連結されていること、各作動空間(1,2)の少なくとも1つの部分が駆動機(12)に連結されていて、この場合、後で有効動作をさせるために使用される部分が他方の作動空間(1,2)に対応する部分に連結されていること、及び、複数の制御機構、特に弁(13,23,24,25,26)が作動媒体を制御するために設けられていることを特徴とする装置。   10. The apparatus for carrying out the method according to claim 1, wherein at least two sealed working spaces are provided, in which case each working space (1, 2) is a drive part. It is divided into two parts by a displacer (3, 4) movable by (5), in which case one part has a heater (14) and the other part has a cooler (16). Each working space (1, 2) has a regenerator (6, 7) assigned to that working space (1, 2), in which case both parts are connected to this regenerator (6, 7). Connected, at least one part of each working space (1, 2) is connected to the drive (12), in which case the part used later for effective operation is the other actuated Connected to a portion corresponding to the space (1, 2), and a plurality of Control mechanism, and wherein the particular valve (13,23,24,25,26) is provided for controlling the working medium. それぞれ少なくとも1つの制御機構、特に弁(13,23,24,25,26)が、駆動機(12)と個々の部分との間の連結部分に設けられていることを特徴とする請求項10に記載の装置。   11. Each of the at least one control mechanism, in particular a valve (13, 23, 24, 25, 26), is provided at the connection between the drive (12) and the individual part. The device described in 1. 4つ、6つ又は多数の偶数の作動空間(1,2)が設けられていて、この場合、2つの作動空間(1,2)が、常に互いに連結されていることを特徴とする請求項10又は11に記載の装置。   4. Four, six or many even working spaces (1, 2) are provided, in which case the two working spaces (1, 2) are always connected to one another. The apparatus according to 10 or 11. 駆動機(12)は、タービン,特にアキシャルタービン,ラジアルタービン又はテスラタービンであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の装置。   Device according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the driving machine (12) is a turbine, in particular an axial turbine, a radial turbine or a Tesla turbine. 駆動機(12)は、ピストンエンジンであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の装置。   Device according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the drive (12) is a piston engine. 駆動機(12)は、スクリューエンジンであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の装置。   Device according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the drive (12) is a screw engine. ディスプレーサ用の駆動部(5)は、リニア駆動部であることを特徴とする請求項10〜15のいずれか1項に記載の装置。   Device according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the displacer drive (5) is a linear drive. 場合によっては加熱器(14)が、再生器(6,7)の前方に連結されていて及び/又は冷却器(16)が再生器(6,7)の後方に連結されていることを特徴とする請求項10〜16のいずれか1項に記載の装置。   Optionally, the heater (14) is connected to the front of the regenerator (6, 7) and / or the cooler (16) is connected to the rear of the regenerator (6, 7). The apparatus according to any one of claims 10 to 16. 作動空間(1,2)はディスプレーサ(3,4)によって膨張空間と圧縮空間とに分割されていること、膨張空間がこの作動空間(1,2)に割り当てられた再生器(6,7)に連結されていて、この再生器(6,7)は駆動機(12)に連結されていること、この駆動機(12)の流出側が連結された別の作動空間(1,2)の圧縮空間に連結されていて、この圧縮空間はこの作動空間(1,2)に割り当てられた再生器(6,7)を介してこの作動空間(1,2)の膨張空間に連結されていて、この場合、再生器(6,7)と駆動機(12)の流入側との間及び駆動機(12)の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ、1つの制御機構、特に1つの弁(13,23,24,25,26)が設けられていることを特徴とする請求項10〜17のいずれか1項に記載の装置。   The working space (1, 2) is divided into an expansion space and a compression space by a displacer (3, 4), and a regenerator (6, 7) in which the expansion space is allocated to the working space (1, 2). The regenerator (6, 7) is connected to the drive machine (12) and the compression of another working space (1, 2) to which the outflow side of the drive machine (12) is connected. Connected to the space, this compression space is connected to the expansion space of this working space (1, 2) via a regenerator (6, 7) assigned to this working space (1, 2), In this case, one control mechanism, in particular one valve (in particular, between the regenerator (6, 7) and the inflow side of the drive machine (12) and between the outflow side of the drive machine (12) and the compression space, respectively. 13, 23, 24, 25, 26) are provided. Apparatus according to any one. 作動空間(1,2)はディスプレーサ(3,4)によって膨張空間と圧縮空間とに分割されていること、この膨張空間は駆動機(12)の流入側に連結されていて、この駆動機(12)の流出側が再生器(6,7)を介して場合によっては圧縮機を介して連結された別の作動空間(1,2)の圧縮空間に連結されていて、この圧縮空間はこの作動空間(1,2)に割り当てられた再生器(6,7)を介してこの作動空間(1,2)の膨張空間に連結されていて、この場合、膨張空間と駆動機(12)の流入側との間及び再生器(6,7)の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ、1つの制御機構、特に1つの弁(13,23,24,25,26)が設けられていることを特徴とする請求項10〜17のいずれか1項に記載の装置。   The working space (1, 2) is divided into an expansion space and a compression space by the displacer (3, 4), and this expansion space is connected to the inflow side of the driver (12). 12) The outflow side of 12) is connected via a regenerator (6, 7) to the compression space of another working space (1, 2), possibly connected via a compressor, which is connected to this operating space It is connected to the expansion space of this working space (1, 2) via a regenerator (6, 7) assigned to the space (1, 2), in this case the inflow of the expansion space and the drive machine (12) One control mechanism, in particular one valve (13, 23, 24, 25, 26), respectively, between the side and between the outlet side of the regenerator (6, 7) and the compression space An apparatus according to any one of claims 10 to 17, characterized in that 作動空間(1又は2)はディスプレーサ(3又は4)によってそれぞれ2つの膨張空間又は2つの圧縮空間に分割されていること、各膨張空間は再生器(6又は7)を介して駆動機(12)の流入側に連結されていて、駆動機の流出側が連結された別の作動空間(1又は2)の圧縮空間に連結されていて、この圧縮空間は再生器(6又は7)を介して別の作動空間(1又は2)の膨張空間に連結されていて、この場合、膨張空間に後続連結された再生器(6又は7)と駆動機(12)の流入側との間及びこの駆動機(12)の流出側と圧縮空間との間にそれぞれ、1つの制御機構、特に1つの弁(13,23,24,25,26)が設けられていることを特徴とする請求項10〜17のいずれか1項に記載の装置。   The working space (1 or 2) is divided into two expansion spaces or two compression spaces by a displacer (3 or 4), respectively, and each expansion space is connected to a drive unit (12 through a regenerator (6 or 7). ) Is connected to the compression space of another working space (1 or 2) to which the outflow side of the drive is connected, and this compression space is connected via a regenerator (6 or 7). Connected to the expansion space of another working space (1 or 2), in this case between the regenerator (6 or 7) subsequently connected to the expansion space and the inflow side of the drive (12) and this drive 11. A control mechanism, in particular a single valve (13, 23, 24, 25, 26), is provided between the outflow side of the machine (12) and the compression space, respectively. 18. The apparatus according to any one of items 17. 加熱器(14)が、駆動機(12)に連結されている部分の後方の流れ方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項10〜17のいずれか1項に記載の装置。   18. A device according to any one of claims 10 to 17, characterized in that the heater (14) is arranged along the flow direction behind the part connected to the drive (12). 加熱器(14)は、部分から場所的に離れて、例えば高温ボイラーの燃焼空間内に配置されていることを特徴とする請求項21に記載の装置。   22. A device according to claim 21, characterized in that the heater (14) is located at a distance from the part, for example in the combustion space of a hot boiler.
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